10.3321/j.issn:1000-6613.2001.05.016
国外化工信息
1.工业催化剂制备技术的进展 2000年11月英国皇家化学学会在英国Advantica研究和技术中心举行了一次关于“工业催化剂制备技术”的会议，内容涉及天然气能源机动车的发展，高温固体氧化物燃料电池和融熔碳酸盐燃料电池以及甲烷部分氧化，蒸气重整和Fischer-Tropsch合成的催化技术和催化剂制备。 Andrew Dicks的报告阐述了关于应用于工业催化剂制备的共沉淀法，此法特别适用于甲烷的活化。更多研究计划放在用共沉淀法制备Al２O３负载的镍催化剂，它对蒸气重整和催化部分氧化的反应有较高的催化活性。最近，除了负载TiO２的铑催化剂之外，已经发现Al２O３负载铂族金属催化剂，如钯和铂对部分催化氧化有很好的催化活性，因为这些催化剂能提高反应速度和防止焦炭的生成。均相共沉淀技术用于尿素在120℃下水解时能均匀地产生OH－基团，此技术现已用来生产负载钌(Ru/ZnO-Al２O３)的Fischer-Tropsch催化剂。从BET的表面积情况显示出此催化剂活性与ZnO∶Al２O３的比例有关，具有最高Al２O３含量的催化剂，其比表面最大。 这些催化剂制备技术已成为工业催化剂的基础，如应用于固体氧化物燃料电池中甲烷的内部转化，最新的应用是从固体氧化物燃料电池阳极的排出气通过变换反应器和最后择优氧化单元能得到一种富氢的原料供给质子交换膜燃料电池。这类固体氧化物燃料电池-质子交换膜的杂交体系电输出功率为500kW，有61%的发电效率。 在会上德国的Friedrich Schmidt教授评论了催化剂制备技术的最新进展，工业上要投资采用一种新技术促使催化剂制备技术的开发和发展。 在沉淀法或溶胶-凝胶法制备催化剂过程中，如使用有机溶剂或有机金属化合物，从安全、环保和工程上考虑，此催化剂制备技术在工业上应用就受到阻碍，工业上不能大规模采用此技术，必须大力革新。但对于从羟氧化铝制备高纯度的Al２O３一般都采用溶胶-凝胶法制备高纯度的Al２O３，因为溶胶-凝胶法不受化学计量组成的影响并能较好控制最终产品的孔隙率。Schmidt教授建议，使用超临界二氧化碳有很大潜力和应用前景，它可以大大地简化溶剂的除去。进一步信息可通过nayb@bp.com上获得。 2. 传统硝酸工业的革新降低爆炸危险和减少贵金属的流失 硝酸工厂中氨氧化过程的安全和铂流失的最重要步骤是起动操作步骤。通常应用氢或含氢气体燃烧预热铂合金丝网催化剂到操作温度，此引发起动反应的方法存在缺点和危险之处。目前开发了一种电加热装置和新技术来预热铂合金网催化剂，利用此装置和技术在起动时降低了爆炸危险和贵金属的流失。 20世纪开始，硝酸生产都利用氨的氧化过程，此过程公认的催化剂是由直径为0.06～0.09mm的铂丝编织制成的铂合金网催化剂，至今还用于硝酸和氢氰酸的生产中，也用于羟胺硫酸盐的生产。 将氨和空气混合物在80～200℃下引入放有铂合金网的反应器中，在开始氨氧化之前，为了起动氧化步骤使过程进入高温状态，催化剂必须预热到250℃。预热催化剂有各种技术，在工业硝酸工厂中大多采用的是燃烧氢或含氢气体，所用燃烧物最好做成管子悬挂在反应器中靠近铂合金网。燃烧物可以固定或旋转。先将压缩机泵出的空气供入反应器，由燃烧气体预热，当温度达到600℃时，氨与预热空气混合，继续燃烧氢直到氨氧化过程明显开始，这样简化了起始步骤。 研究氨氧化起动的新方法和使用电装置的主要目的是为了工业氨转化反应器中避免应用氢火焰燃烧。此研究开创了一种独特方法和用电来加热的装置，通过整个铂合金网催化剂表面达到以最短时间引发氨的转化反应。 所用的新引燃装置以一定方式安放在需引燃的铂合金催化剂的表面上，加热元件在表面的位置取决于反应器的操作特征和催化剂组装的设计。加热元件是由高电阻的金属合金制成，以质量分数计：C＜0.12%，Cr=27%，Al=5%，Ti＜1%，剩余为Fe。他们都有催化活性并封入在电绝缘的瓷管中，元件的外部直径小于5mm，电加热元件用220V、50Hz的电源引发反应，在催化剂表面起动氨转化。目前已完成了催化剂网的结构和组成，尺寸大小和几何形状的设计，可用于氨转化反应器。这种新的、简单的、无爆炸危险的起动氨氧化技术可望不久将在生产硝酸、氢氰酸和羟基胺硫酸盐中得到广泛应用。详细情况可参阅Russian Patent 1476677，1995。 3. 手提式监测器能快速分析空气中悬浮粒子 美国新墨西哥的Los Alamos国家实验室开发了一种手提式对空气中悬浮粒子的监测器，它能快速鉴别周期表中所有元素及其有关浓度。首席研究员Yixiang Duan指出，这种仪器都是利用当前流行的场技术原理制作，其灵敏度比基于激光技术监测高10倍。监测器应用微型的微波等离子体来激发空气粒子的原子，然后通过其已知的能级来鉴别元素。将空气样品通过管子泵入等离子源，由相邻的纤维-光缆检测到光的辐射并将信息输送到摄谱仪，在计算机屏幕上显示出每一种元素的特定波长和信号峰，以波长鉴别元素种类，峰是显示元素的浓度。 该装置重25kg，样机已用于Los Alamos地区对患慢性铍疾症人的检测，此装置对铍的检测可灵敏到0.12μg/m３。 4. 从石脑油裂解过程可生产更多的丙烯 当丙烯市场比乙烯好而且以较快速度继续上升时，从石脑油裂解产生较多丙烯的过程引起人们的关注和兴趣，传统过程裂解出丙烯与乙烯之比为0.6∶1，目前两者之比为0.7∶1的一种新过程已由日本国家材料和化学研究院和4家石化公司共同开发，这4家石化公司都是日本化工学会的成员。 与传统的热裂解相反，此过程应用一种有专利权的镧(La)催化剂，它负载在沸石上，在固定床中进行。日本化学工业学会技术部主任Shunji Matsuo说，在规模试验中，此过程已达到乙烯和丙烯的总产率为61%，而传统的蒸气裂解过程产率低于50%。 新老裂解过程的操作条件也不一样，一家规模为3000t/d工厂的研究表明，操作温度大约为650℃，压力为1～2MPa，相比之下传统工厂的操作温度为820℃，压力为1～2MPa。Matsuo认为，虽然工厂成本接近类似于通常的裂解，但是消耗能量降低了20%，因为新过程反应温度较低，此新过程能取代目前的石脑油裂解过程。 5. 柴油脱硫新过程选择性氧化 对于小型或中等大小的石油炼制厂，为了生产低含硫量的柴油以符合新环保法规的要求，若安装加氢脱硫装置和制氢工厂，其费用受到经济效益的抑制。美国阿拉斯加州的一家Petro Star公司用一种小的精炼机，已开发出另外一种低消耗方法，应用选择性氧化来除去硫。在规模试验中，过程已将柴油燃料中的硫含量从4200mg/L降低到10mg/L，此数据是这家公司的顾问Geoffrey Dolbear在美国加利福尼亚州旧金山于2000年3月26～30日召开的化学学会国家会议上宣布的，详细情况可参阅会议论文集。 在转化、抽提和脱硫过程中，将过氧乙酸与柴油燃料相混合并在温度为75～95℃和压力为10５Pa下将有机硫化合物经选择性氧化为砜。Dolbear指出，柴油燃料中硫的主要成分是硫杂茂，它是抗加氢脱硫的并需要消耗大量的氢。通过选择性氧化脱硫所形成的砜可以用液-液抽提法除去，而且可用价廉的工业溶剂产生高硫抽提效果，最后用蒸馏方法回收溶剂。 Dolbear估计，对于工业性工厂，每0.59m３原料的处理费用低于NC0432.50。相反，加氢脱硫需NC0433.50～NC0435.50。目前，Petro Star正将此过程按比例放大为每天2.95m３的生产规模。 6. 柴油燃料深度脱硫的新路线 法国的国家科学研究中心开发了另一种能节省柴油脱硫费用的新过程，由于在分离步骤中能除去烷基化硫芴(alkylated dibenzothiophenes)，因此能在温和条件下加氢脱硫。 新过程中将有专利权的Pi-接受体化合物与粗柴油在大气条件下混合，具有烷基硫芴的络合物形成一种易过滤掉的不溶性化合物。国家研究中心声称他们使用的化学品是安全、价廉和可重复利用的，与传统的烷基化硫芴Pi-接受体化合物不同，如4-硝基芴酮(tetranitrofluorenone)等，因为有爆炸危险不能用于工业过程。 至今，此方法已经在实验室试验，此过程的特性和成本正由国家研究中心和巴黎的Total Fina S.A.,EIF和法国石油研究院联合组织作出评价。 7. 一个工厂的废料成为另一工厂的原料 法国的Kemgas公司(Ferney Voltaire France)将在德国的Leuna建一个年产40000t的工厂，从废二氧化碳和乙炔残渣(碳化物石灰)生产碳化钙，计划在今年开工，此工厂是首家应用此新过程使用有专利权的两种溶剂混合物浸滤来自乙炔残渣石灰的厂家，若将CO２喷入形成的溶液则可生产出高质量的沉淀碳化钙。这种碳化钙产品适用于造纸、塑料和油漆中的填料和增充剂。 该工厂的销售主任Marc Janssens说，与传统的从开采石灰泥浆生产沉淀碳化钙方法相比，溶液过程所需时间是传统方法的1/3，并且生产出的沉淀碳化钙晶体的形状和尺度更有规则。因为所用原料是工业废料，生产成本大约还不到传统生产方法的1/3，工厂利用了同一工业区Linde AG精炼厂从转化合成气形成的CO２和12km外的渣坑废石灰为原料，Marc说“清除了这些废物，人们真是非常高兴!” 8. 生产恒沸组分硝酸 硝酸具有恒沸组分为68.25%，目前正由德国Krupp-Unde GmbH公司(Dortmund)在Kln-Worringen建一生产规模为1500t/d的工厂，此工厂只生产这种恒组分硝酸，买主是EC Erdl-Chemie GmbH。 此工厂计划在2001年底开工，它是应用公司的两段压缩过程生产恒组分硝酸的唯一工厂。 一般工厂生产硝酸约2/3是60%的硝酸，1/3是68%含量硝酸，而新的硝化过程需要68.25%的恒沸组分硝酸，其经济效益超过先前所用过程的98.5%。在两段压缩过程中，氨在低压(4.6MPa)下氧化成为氧化氮，然后将NO压缩到约12MPa再进入吸收器生成HNO３。 Krupp-Uhde公司设计一种特殊的吸收塔简化了恒组分生产过程。用模拟软件帮助优化冷却蛇管和塔盘上质量迁移。Krupp-Uhde公司的投标开价经理Richard Saure说，由于应用一种新的单元分析设计工具和特殊设计的凸缘密封才可能筹建如此大的只用一个燃烧单元的工厂，以前像这么大生产容量的工厂需要两个燃烧单元，6m直径的燃烧炉即使在硝酸厂也是最大的。 9. 用融熔盐氧化法处理有毒废物 美国加州的ATG公司应用各种热的和非热的方法来处理低位放射性的核混合废料，目前为毁灭积贮物中氯化物和其他卤化物，公司与美国能源部(Oakland,California)签订了4年共同开发融熔盐氧化过程的协议。 新过程应用一种融熔碳酸钠浴或其他盐浴，盐浴的温度为649～704℃。将有毒的废料放入融熔盐浴中分解成为无害的盐类(如氯化钠)以符合清理废弃物法规要求。预计此方法所需费用比燃烧法少30%～40%，ATG公司准备将此过程放大和工业化。关于融熔盐氧化详细情况请参阅Chemical Engineering,Jan.2000,p48。(陈亮寰摘译)
催化剂制备、固体氧化物燃料电池、生产、工厂、制备技术、工业、应用、硝酸、燃烧、方法、反应器、铂合金、选择性氧化、装置、氧化过程、裂解过程、加氢脱硫、柴油燃料、爆炸危险、碳化钙
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2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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